Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khai thác khoáng sản là ngành công nghiệp giữ vai trò quan trọng trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, cung cấp nguồn nguyên liệu thiết yếu cho các hoạt động sản xuất và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Tỉnh Quảng Ninh là địa bàn sở hữu tiềm năng khoáng sản phong phú, bên cạnh thế mạnh về cảng biển, du lịch và nuôi trồng thủy hải sản. Tuy nhiên, sự tập trung mật độ cao các hoạt động khai thác than và kim loại trên phạm vi không gian hẹp đã gia tăng sức ép nghiêm trọng lên môi trường sinh thái, làm suy giảm đa dạng sinh học và ô nhiễm các nguồn nước mặt do hiện tượng bồi lắng, làm thay đổi dòng chảy.

Trong lĩnh vực khai thác khoáng sản, nước thải mỏ—đặc biệt là nước thải hầm lò—là nguồn phát thải có lưu lượng lớn và chứa nồng độ chất ô nhiễm cao, mang tính axit mạnh do sự oxy hóa các khoáng vật sunfua và chứa hàm lượng cao các ion kim loại nặng như sắt, mangan cùng chất rắn lơ lửng. Mặc dù nhiều trạm xử lý nước thải đã được đầu tư xây dựng tại Quảng Ninh, việc vận hành công nghệ xử lý tại các cơ sở khai thác kim loại màu như antimon vẫn bộc lộ những hạn chế kỹ thuật nhất định, chưa đáp ứng triệt để yêu cầu bảo vệ môi trường hoặc tái sử dụng nước cho sinh hoạt và sản xuất.

Khóa luận "Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước thải sản xuất tại mỏ Antimon Hải Hà - Quảng Ninh và đề xuất công nghệ xử lý" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán kiểm soát chất lượng môi trường nước thải tại cơ sở khai thác và chế biến quặng của Doanh nghiệp tư nhân – Xí nghiệp Thống Nhất (Công ty Cổ phần Antimon Hải Hà).

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định gồm 2 nhiệm vụ chính:

  1. Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải của mỏ tại Antimon.
  2. Đánh giá hiện trạng môi trường nước thải mỏ tại Antimon.

Đề tài đặt ra các yêu cầu đảm bảo tính khách quan, khoa học, lấy mẫu đại diện và đối chiếu kết quả phân tích với các quy chuẩn kỹ thuật môi trường hiện hành của Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất tại mỏ.
  • Phạm vi không gian: Khu xử lý nước thải hầm lò của mỏ Antimon Hải Hà, thuộc địa bàn xã Quảng Thành và xã Quảng Đức, huyện Hải Hà, cùng khu vực khai thác tại xã Quảng Nghĩa, thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh (tổng diện tích khai trường 15 ha).
  • Phạm vi thời gian: Số liệu quan trắc và lấy mẫu được thu thập liên tục trong 5 tháng, từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2017.
  • Phạm vi nội dung: Đánh giá các thông số hóa lý đặc trưng của nước thải hầm lò trước và sau hệ thống xử lý, đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B), từ đó đề xuất giải pháp quản lý và sơ đồ công nghệ cải tạo trạm xử lý.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung pháp lý và cơ sở khoa học

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và quy chuẩn kỹ thuật môi trường Việt Nam:

  • Văn bản luật và nghị định: Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13; Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12; Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13; Luật Hóa chất số 06/2007/QH12; Nghị định số 80/2006/NĐ-CP và Nghị định số 201/2013/NĐ-CP thi hành Luật Tài nguyên nước; Nghị định số 59/2007/NĐ-CP về quản lý chất thải rắn; Nghị định số 127/2014/NĐ-CP về dịch vụ quan trắc môi trường; Nghị định số 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải.
  • Thông tư hướng dẫn: Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT; Thông tư số 4/2012/TT-BTNMT; Thông tư số 21/2012/TT-BTNMT quy định về bảo đảm và kiểm soát chất lượng quan trắc môi trường; Thông tư số 32/2013/TT-BTNMT; Thông tư số 43/2015/TT-BTNMT; Quyết định số 04/2015/QĐ-UBND thành phố Hà Nội; Thông tư số 04/2015/TT-BXD.
  • Quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật: QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp); QCVN 01:2009/BYT (Chất lượng nước ăn uống); QCVN 02:2009/BYT (Chất lượng nước sinh hoạt); TCVN 7957:2008 (Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 51:2008.

Về cơ sở khoa học, tác giả phân tích cơ chế hình thành nước thải mỏ có tính axit (Acid Mine Drainage - AMD). Trong quá trình khai thác hầm lò, khoáng vật pyrit ($FeS_2$) tiếp xúc với oxy và độ ẩm không khí, bị oxy hóa dưới sự tham gia của vi khuẩn hiếu khí Thiobacillus ferrooxidans và Thiobacillus thiooxidans theo chuỗi phản ứng:

  1. $FeS_2 + \frac{7}{2}O_2 + H_2O \rightarrow FeSO_4 + H_2SO_4$
  2. $2FeSO_4 + \frac{1}{2}O_2 + H_2SO_4 \xrightarrow{T. ferrooxidans} Fe_2(SO_4)_3 + H_2O$
  3. $FeS_2 + Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow 3FeSO_4 + S^0$
  4. $S^0 + H_2O + \frac{3}{2}O_2 \xrightarrow{T. thiooxidans} H_2SO_4$
  5. $Fe_2(SO_4)_3 + 2H_2O \rightarrow Fe(OH)SO_4 + H_2SO_4$

Quá trình này giải phóng axit sunfuric làm pH nước giảm mạnh xuống ngưỡng 2,0 - 7,0, đồng thời hòa tan các khoáng vật xung quanh, làm gia tăng nồng độ các ion sắt ($100 - 3000\text{ mg/L}$), mangan ($2 - 30\text{ mg/L}$), sunfat ($SO_4^{2-}$) và hàm lượng chất rắn lơ lửng ($TSS$).

Phương pháp nghiên cứu

Khóa luận phối hợp các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập dữ liệu:

  • Phương pháp thống kê, tổng hợp dữ liệu: Thu thập thông tin khí tượng thủy văn, điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội khu vực huyện Hải Hà; tổng hợp dữ liệu thứ cấp từ Doanh nghiệp tư nhân – Xí nghiệp Thống Nhất và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh.
  • Phương pháp lấy mẫu và bảo quản: Thực hiện theo đúng tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) về kỹ thuật lấy mẫu; TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) về bảo quản và xử lý mẫu; TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992) về lấy mẫu nước thải.
  • Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm:
    • Đo độ pH: TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008).
    • Nhu cầu oxy hóa học (COD): TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989).
    • Xác định Mangan (Mn): TCVN 6002:1995 (phương pháp trắc quang dùng formaldoxim).
    • Xác định Sắt (Fe): TCVN 6177:1996 (phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10-phenanthroline).
    • Xác định Anion hòa tan ($Br^-$, $Cl^-$, $NO_3^-$, $PO_4^{3-}$, $SO_4^{2-}$): TCVN 6494:2011 (ISO 10304:2007) bằng sắc ký lỏng ion.
    • Xác định dầu mỡ khoáng: TCVN 7875:2008 (phương pháp chiếu hồng ngoại).
    • Xác định độ màu: TCVN 6185:2008.
  • Phương pháp so sánh và khảo sát thực địa: Khảo sát địa hình, nguồn thải thực tế tại mỏ; so sánh các chỉ tiêu đo đạc với ngưỡng giới hạn Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT để đánh giá hiệu suất hệ thống.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Xử lý và tính toán giá trị trung bình các thông số bằng phần mềm Microsoft Excel và biểu diễn kết quả dạng bảng dữ liệu.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1. Mở đầu và Tổng quan tài liệu

Phần này làm rõ tính cấp thiết của đề tài, các căn cứ pháp lý, cơ sở khoa học và tổng quan tình hình nghiên cứu nước thải mỏ trên thế giới và tại Việt Nam. Văn bản chỉ ra rằng nhu cầu dùng nước sinh hoạt cho công nhân khai thác mỏ là 135 L/người/ngày (gồm 25 L nước ăn uống, 60 L nước tắm rửa, 50 L nước giặt). Nước dùng cho mục đích dập bụi phun sương trong hầm lò đòi hỏi tiêu chuẩn nghiêm ngặt ($SS \le 20\text{ mg/L}$, pH trung tính, hàm lượng Fe, Mn đạt mức Cột A của QCVN 40:2011/BTNMT) nhằm tránh gây tắc nghẽn béc phun.

Văn bản tổng kết kinh nghiệm xử lý nước mỏ axit tại Hoa Kỳ, Úc thông qua phương pháp hóa học (trung hòa bằng sữa vôi nạp qua hệ thống silo Aqua Fix Systems, sục khí oxy hóa kim loại, lắng kết tủa hydroxit) và phương pháp sinh học (khử sunfat, đầm lầy nhân tạo làm giàu limonit để tăng pH từ 2,5 - 3,5 lên 4,0 - 6,0). Tại vùng than Quảng Ninh, tổng lượng nước thải năm 2010 ước tính $86,45\text{ triệu m}^3/\text{năm}$ (riêng nước thải mỏ là $80,45\text{ triệu m}^3/\text{năm}$). Công nghệ phổ biến do TKV quản lý dựa trên nguyên tắc keo tụ – lắng – lọc cát, phần lớn nước thải sau xử lý chỉ đạt giới hạn xả thải Cột B, chưa đáp ứng yêu cầu tái cấp nước tuần hoàn.

Phần 2. Đối tượng, Nội dung và Phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết vị trí lấy mẫu, kế hoạch quan trắc 5 tháng (tháng 7 đến tháng 11 năm 2017) tại mỏ Antimon Hải Hà, các quy chuẩn viện dẫn, danh mục thiết bị, hóa chất và các tiêu chuẩn TCVN tương ứng dùng trong phân tích mẫu nước trước xử lý (NT1) và sau xử lý (NT2).

Phần 3. Kết quả nghiên cứu và Thảo luận

Nội dung chương tập trung vào ba khối kết quả chính:

  1. Hiện trạng hoạt động và dây chuyền công nghệ của mỏ Antimon Hải Hà:

    • Cơ sở thuộc Doanh nghiệp tư nhân – Xí nghiệp Thống Nhất (Mã số thuế: 5700401951), diện tích khai thác 15 ha. Thân quặng dạng chuỗi mạch biến đổi từ 0,13 đến 1,4 m, hàm lượng quặng nghèo đạt trung bình 0,36% Sb.
    • Năng lực sản xuất hàng năm: Quặng Sb $\le 25%$ đạt 2.200 tấn; Bột oxit antimon ($Sb_2O_3 \ge 98%$) đạt 1.600 tấn; Kim loại antimon ($Sb \ge 99%$) đạt 400 tấn.
    • Dây chuyền công nghệ gồm:
      • Khai thác lộ thiên (bán cơ giới kết hợp thủ công, khoan nổ mìn) và khai thác hầm lò (chia bloc, phá nổ phân tầng, chống lò bằng sắt hình thang).
      • Sản xuất bột nghiền $Sb \le 5%$: Quặng nguyên khai $\rightarrow$ Sàng dóc nước $\rightarrow$ Máy kẹp hàm $\rightarrow$ Máy nghiền thô TQ4R3216A $\rightarrow$ Phân cấp hạt $0,125\text{ mm} \rightarrow$ Máy nghiền mịn $\rightarrow$ Bột $Sb \le 5%$.
      • Tuyển chế biến quặng $Sb \le 25%$: Quặng $3 - 5% \rightarrow$ Máy tuyển từ $\rightarrow$ Bàn đãi $\rightarrow$ Thiết bị ma sát $\rightarrow$ Tuyển nổi (sử dụng $Na_2SiO_3, H_2SO_4$) $\rightarrow$ Máy tuyển tĩnh điện $\rightarrow$ Máy tuyển từ $\rightarrow$ Tách axit $\rightarrow$ Tinh quặng $Sb \le 25%$.
      • Luyện oxit $Sb_2O_3$ và hoàn nguyên Sb kim loại: Tinh quặng $Sb \ge 25%$ phối trộn với than antraxit và nước bã giấy $\rightarrow$ Nghiền $\rightarrow$ Vê viên, đóng bánh $\rightarrow$ Sấy khô $\rightarrow$ Lò luyện thu $Sb_2O_3 \rightarrow$ Tuyển từ $\rightarrow$ Hoàn nguyên kim loại Sb.

  2. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải hầm lò tại trạm hiện hữu: Số liệu quan trắc 5 tháng (tháng 7 - 11/2017) đối với các thông số pH, Mangan, COD, Sắt, Antimon và Độ đục cho thấy trạm xử lý hiện tại của mỏ đã xử lý nước thải đạt giới hạn tiếp nhận Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT:

    • pH: Giá trị đầu vào dao động 4,39 - 4,46 (tính axit); sau xử lý được trung hòa lên mức 7,00 - 7,20 (trung tính), nằm trong dải quy chuẩn cho phép (5,5 - 9,0).
    • Mangan (Mn): Nồng độ đầu vào từ 2,57 - 2,63 mg/L; sau xử lý giảm xuống còn 0,64 - 0,70 mg/L (đạt ngưỡng quy chuẩn $\le 1\text{ mg/L}$).
    • COD: Nồng độ đầu vào từ 159 - 175 mg/L; sau xử lý giảm còn 130 - 138 mg/L (đạt ngưỡng quy chuẩn $\le 150\text{ mg/L}$).
    • Sắt (Fe): Nồng độ đầu vào từ 11,10 - 11,33 mg/L; sau xử lý giảm xuống 3,37 - 3,46 mg/L (đạt ngưỡng quy chuẩn $\le 5\text{ mg/L}$).
    • Antimon (Sb): Nồng độ đầu vào từ 24,12 - 24,67 mg/L; sau xử lý giảm xuống còn 9,10 - 9,31 mg/L.
    • Độ đục: Giá trị đầu vào từ 23,34 - 23,42 NTU; sau xử lý giảm xuống 9,23 - 9,34 NTU.

  3. Đề xuất giải pháp tăng cường hiệu quả quản lý và công nghệ xử lý:

    • Biện pháp quản lý: Đề xuất áp dụng hệ thống quản lý môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001:2005 nhằm kiểm soát nguồn thải, lập kế hoạch quan trắc định kỳ và quy trình ứng phó sự cố.
    • Kiểm soát nước mưa chảy tràn và chống thấm: Xây dựng hệ thống rãnh thu gom nước mưa mặt bằng sâu 4m, rộng 3m, có các vách ngăn cao 3m để lắng cặn cơ học trước khi xả ra suối; nạo vét lòng suối bồi lấp; áp dụng giải pháp phủ sét, trải màng chống thấm HDPE đáy moong và bờ mỏ lộ thiên kết hợp bơm thoát nước.
    • Xử lý nước thải sinh hoạt: Phân dòng nước đen từ nhà vệ sinh qua bể tự hoại 2 ngăn (ngăn lắng và ngăn chứa cặn, chu kỳ hút bùn 3 năm/lần, hiệu suất giảm 50% COD, BOD đầu ra còn khoảng $60\text{ mg/L}$); nước xám từ nhà ăn, tắm giặt được dẫn qua hệ thống: Song chắn rác $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể yếm khí $\rightarrow$ Bể lắng.
    • Cải tạo, nâng cấp trạm xử lý nước thải hầm lò: Đề xuất sơ đồ dây chuyền mới tối ưu hóa việc khử hỗn hợp Fe và Mn. Do quá trình oxy hóa khử Mangan đạt hiệu suất cao ở môi trường $pH = 8,5 - 9,0$, sơ đồ đề xuất vận hành theo quy trình:
      • Nước thải hầm lò $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Bể điều hòa (ổn định lưu lượng, lắng cát) $\rightarrow$ Bể phản ứng (nâng pH lên ~9 bằng sữa vôi hoặc NaOH, sục khí nén oxy hóa, kiểm soát bằng thiết bị đo pH tự động) $\rightarrow$ Bể khuấy trộn (châm chất keo tụ PAC và trợ keo tụ PA) $\rightarrow$ Bể lắng (lắng bông cặn, bùn đáy được hút sang bể chứa bùn rồi đưa vào máy ép bùn, nước sau ép bùn tuần hoàn về bể điều hòa) $\rightarrow$ Bể trung hòa (châm axit loãng đưa pH về trung tính nếu tái sử dụng) $\rightarrow$ Hệ thống lọc áp lực (hấp phụ cặn bẩn, dầu mỡ) $\rightarrow$ Bể lọc khử Mangan (chứa vật liệu xúc tác cát $MnO_2$) $\rightarrow$ Nước sạch sau xử lý xả thải hoặc tuần hoàn phục vụ sản xuất.

Phần 4. Kết luận và Kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả phân tích chất lượng nước 5 tháng và hệ thống hóa các đề xuất, kiến nghị gửi tới doanh nghiệp và cơ quan quản lý nhà nước tỉnh Quảng Ninh.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng

Hiệu quả xử lý nước thải của trạm xử lý tại mỏ Antimon Hải Hà qua 5 tháng quan trắc (tháng 7 - 11/2017) được tổng hợp chi tiết trong bảng số liệu sau:

Thông số Đơn vị Nước thải vào (NT1) Nước thải ra (NT2) QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) Đánh giá
pH - 4,39 – 4,46 (TB: 4,42) 7,00 – 7,20 (TB: 7,12) 5,5 – 9,0 Đạt quy chuẩn
Mangan (Mn) mg/L 2,57 – 2,63 (TB: 2,60) 0,64 – 0,70 (TB: 0,66) 1,0 Đạt quy chuẩn
COD mg/L 159 – 175 (TB: 166,36) 130 – 138 (TB: 133,8) 150 Đạt quy chuẩn
Sắt (Fe) mg/L 11,10 – 11,33 (TB: 11,19) 3,37 – 3,46 (TB: 3,42) 5,0 Đạt quy chuẩn
Antimon (Sb) mg/L 24,12 – 24,67 (TB: 24,34) 9,10 – 9,31 (TB: 9,19) Không quy định Nồng độ giảm rõ rệt
Độ đục NTU 23,34 – 23,42 (TB: 23,36) 9,23 – 9,34 (TB: 9,25) Không quy định Nồng độ giảm rõ rệt

Đóng góp thực tiễn và giải pháp kỹ thuật

  • Khóa luận cung cấp chuỗi số liệu thực nghiệm liên tục trong 5 tháng, phản ánh chính xác đặc tính ô nhiễm axit mỏ và kim loại nặng phát sinh từ dây chuyền khai thác, chế biến quặng antimon tại địa bàn huyện Hải Hà.
  • Tác giả đã thiết kế phương án công nghệ cải tạo hệ thống xử lý nước thải dựa trên việc điều chỉnh bậc công nghệ: nâng pH lên 8,5 - 9,0 tại bể phản ứng kết hợp sục khí nén để oxy hóa tối đa Fe(II) và Mn(II), sử dụng cặp hóa chất keo tụ/trợ keo tụ PAC + PA, và bổ sung cột lọc áp lực chứa vật liệu khử mangan ($MnO_2$). Sơ đồ công nghệ này có ưu điểm chiếm ít diện tích, xử lý hiệu quả nồng độ kim loại cao, tạo khả năng tuần hoàn tái sử dụng nước cho các công đoạn sản xuất.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp môi trường đồng bộ bao gồm: rãnh thu gom nước mưa có vách ngăn lắng cặn ($4\text{m} \times 3\text{m} \times 3\text{m}$), hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tách dòng (bể tự hoại kết hợp bể yếm khí - lắng), và lộ trình áp dụng ISO 14001:2005 cho đơn vị khai thác.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu:

    • Phạm vi thời gian lấy mẫu phân tích thực nghiệm chỉ diễn ra trong 5 tháng (từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2017), chưa bao quát trọn vẹn chu kỳ thủy văn mùa mưa và mùa khô trong cả năm để đánh giá sự biến động nồng độ ô nhiễm theo lưu lượng dòng chảy.
    • Các thông số khảo nghiệm thực tế chủ yếu tập trung vào nhóm chỉ tiêu cơ bản (pH, Fe, Mn, COD, Sb, độ đục); chưa tiến hành phân tích mở rộng đối với các kim loại nặng độc hại dạng vết khác (như As, Hg, Cd, Pb) và các hợp chất nitơ, sunfat trong đợt quan trắc.
    • Chất lượng nước sau hệ thống hiện tại mới đạt ngưỡng Cột B của QCVN 40:2011/BTNMT (xả ra nguồn không dùng cho sinh hoạt), chưa đạt Cột A hoặc tiêu chuẩn nước sinh hoạt (QCVN 01/02:2009/BYT) để cấp trực tiếp cho công nhân hay hệ thống phun sương dập bụi hầm lò.

  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:

    • Triển khai chế tạo mô hình thực nghiệm (pilot) hoặc thi công cải tạo thực tế trạm xử lý theo sơ đồ công nghệ nâng pH lên 8,5 - 9,0 kết hợp lọc cát $MnO_2$ để kiểm chứng hiệu suất khử Mn trong điều kiện vận hành liên tục.
    • Nghiên cứu ứng dụng bổ sung công nghệ màng lọc nâng cao (vi lọc MF hoặc siêu lọc UF) sau bậc xử lý keo tụ – lắng – lọc áp lực nhằm loại bỏ hoàn toàn cặn mịn và vi lượng kim loại, hướng tới mục tiêu tuần hoàn khép kín $100%$ nước thải mỏ cấp cho sinh hoạt và sản xuất tại chỗ.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tư liệu học thuật và kỹ thuật hữu ích đối với:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên: Tham khảo phương pháp xây dựng báo cáo đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước, quy trình lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu hóa lý theo tiêu chuẩn TCVN/ISO, cùng phương pháp luận thiết kế quy trình xử lý nước thải công nghiệp khai khoáng.
  • Kỹ sư vận hành và cán bộ quản lý môi trường tại các mỏ khoáng sản: Tham khảo các số liệu định lượng về mức độ phát thải từ dây chuyền tuyển nổi, chế biến quặng antimon ($Sb_2O_3$ và Sb kim loại), đồng thời ứng dụng giải pháp cải tạo bể phản ứng, bể keo tụ PAC/PA và lọc áp lực cát $MnO_2$ để xử lý triệt để nước thải chứa hàm lượng Fe, Mn cao.
  • Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Nắm bắt cơ sở dữ liệu thực tế về nguồn thải mỏ trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh, phục vụ công tác thanh tra, giám sát định kỳ và ban hành chính sách quản lý môi trường mỏ bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Mỏ Antimon Hải Hà có quy mô sản xuất và công suất các sản phẩm hàng năm như thế nào?
Khu vực khai thác và chế biến của mỏ có tổng diện tích 15 ha (khai trường khai thác tại xã Quảng Nghĩa, TP Móng Cái; khu chế biến tại xã Quảng Đức và Quảng Thành, huyện Hải Hà). Thân quặng dạng chuỗi mạch biến đổi từ 0,13 đến 1,4 m với hàm lượng Sb trung bình đạt 0,36%. Công suất sản phẩm hàng năm gồm: 2.200 tấn quặng Sb $\le 25%$; 1.600 tấn bột oxit antimon ($Sb_2O_3 \ge 98%$); và 400 tấn kim loại antimon ($Sb \ge 99%$).

2. Cơ chế nào dẫn đến sự hình thành nước thải có tính axit và chứa hàm lượng sắt, mangan cao tại mỏ?
Nước thải mỏ có tính axit là do khoáng vật pyrit ($FeS_2$) trong vỉa quặng tiếp xúc với không khí và nước ngầm trong quá trình khai đào, bị oxy hóa bởi vi khuẩn hiếu khí (Thiobacillus ferrooxidans và Thiobacillus thiooxidans). Quá trình này tạo ra axit sunfuric ($H_2SO_4$) làm giảm mạnh pH nước thải ($2 - 7$), từ đó hòa tan các kim loại nặng từ đất đá xung quanh, làm giải phóng nồng độ lớn các ion sắt (Fe), mangan (Mn) và sunfat ($SO_4^{2-}$).

3. Chất lượng nước thải của mỏ Antimon Hải Hà sau xử lý qua 5 tháng quan trắc có đạt quy chuẩn không?
Nước thải sau trạm xử lý của mỏ qua 5 tháng (tháng 7 - 11/2017) đều đạt giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột B. Cụ thể: pH trung bình đạt 7,12 (quy chuẩn 5,5 - 9,0); Mn trung bình đạt 0,66 mg/L (quy chuẩn $\le 1,0\text{ mg/L}$); COD trung bình đạt 133,8 mg/L (quy chuẩn $\le 150\text{ mg/L}$); Fe trung bình đạt 3,42 mg/L (quy chuẩn $\le 5,0\text{ mg/L}$); Sb trung bình giảm từ 24,34 mg/L xuống 9,19 mg/L và độ đục giảm từ 23,36 NTU xuống 9,25 NTU.

4. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải hầm lò do tác giả đề xuất vận hành theo nguyên lý nào để xử lý triệt để Fe và Mn?
Dây chuyền đề xuất vận hành theo trình tự: Song chắn rác $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể phản ứng (châm sữa vôi/NaOH nâng pH lên 8,5 - 9,0 kết hợp sục khí nén để tối ưu hóa quá trình oxy hóa Mn và Fe) $\rightarrow$ Bể khuấy trộn (châm chất keo tụ PAC và trợ keo tụ PA) $\rightarrow$ Bể lắng (loại bỏ bông cặn, bùn được hút sang máy ép bùn) $\rightarrow$ Bể trung hòa (châm axit loãng đưa pH về trung tính) $\rightarrow$ Hệ thống lọc áp lực $\rightarrow$ Cột lọc cát $MnO_2$ để khử triệt để Mangan trước khi xả thải hoặc tái sử dụng.

5. Các giải pháp kiểm soát nước mưa chảy tràn và nước thải sinh hoạt tại mỏ được thiết kế ra sao?
Đối với nước mưa chảy tràn, tác giả đề xuất xây dựng hệ thống rãnh thoát nước mặt bằng sâu 4m, rộng 3m có vách ngăn cao 3m để lắng cặn cơ học trước khi thoát ra suối, kết hợp phủ sét và trải bạt chống thấm HDPE bờ moong. Đối với nước thải sinh hoạt, nước đen từ nhà vệ sinh được xử lý qua bể tự hoại 2 ngăn (hút bùn định kỳ 3 năm/lần), còn nước xám từ nhà ăn, tắm giặt được dẫn qua hệ thống gồm song chắn rác, bể điều hòa, bể yếm khí và bể lắng.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vàng Láo Lở đã phản ánh toàn diện hiện trạng phát sinh và chất lượng nước thải sản xuất tại mỏ Antimon Hải Hà - Quảng Ninh thông qua số liệu quan trắc thực nghiệm 5 tháng liên tục. Kết quả phân tích cho thấy trạm xử lý hiện hữu đã vận hành hiệu quả, đưa các thông số pH, COD, Fe, Mn về dưới ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B). Trên cơ sở phân tích hạn chế công nghệ và nhu cầu cấp nước mỏ, tác giả đã đề xuất thành công sơ đồ dây chuyền cải tạo kết hợp nâng pH lên 8,5 - 9,0, keo tụ PAC/PA và lọc áp lực cát $MnO_2$, đóng góp giải pháp kỹ thuật thiết thực nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường và phát triển bền vững cho ngành khai khoáng.